Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 1 BEBERAPA HUBUNGAN ANTARA VARIASI SIFAT FISIK BATUAN Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas mata Fisika Batuan Dosen Pengampu : Prof. Dr. Sismanto, M.Si Disusun Oleh: Sudra Irawan(11/323010/PPA/03603) Natalius Simanullang(11/323333/PPA/03638) PROGRAM STUDI S2 ILMU FISIKA BIDANG MINAT GEOFISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2012 Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 2 DAFTAR ISI DAFTAR ISI .......................................................................................................... 1 BAB I. TINJAUAN UMUM ............................................................................. 2 BAB II.HUBUNGAN ANTARA SIFAT-SIFAT YANG DITENTUKAN DENGAN METODE GEOFISIKA .................................................... 3 A.Hubungan Berdasarkan Teori Fisika Zat Padat ............................ 3 B.Model Volumetrik - Suatu Sistem Persamaan Linier untukKomposisi Batuan dan Penentuan Porositas ................................. 6 C.Model Sederhana untuk Patahan Retakan Batuan ........................ 15 D.Model dengan Variabel Struktur Internal ..................................... 16 BAB III.HUBUNGAN ANTAR SIFAT YANG DITENTUKAN DENGAN METODE GEOFISIKA DAN SIFAT GEOTEKNIK .................... 19 A.Pendahuluan .................................................................................. 19 B.Sifat Frakture yang Diperoleh dari Pengukruan Seismik.............. 20 C.Modulus Statik dan Dinamis ......................................................... 22D.Korelasi Antara Sifat-sifat Geofisika dan KekuatanSifat-sifat Batuan .......................................................................... 29 1.Sifat Kekuatan Batuan ............................................................ 29 2.Korelasi ................................................................................... 33 3.Model yang Disarankan .......................................................... 37 BAB IV. KESIMPULAN .................................................................................... 43 DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 44 Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 3 BAB I TINJAUAN UMUM Dasarfisikuntukadanyahubunganantarasifatfisikyangbervariasiantara kecepatan dan elastisitas, gelombang dan konduktivitas panas diberikan oleh: 1.Hubungan antara sifat kandungan khusus batuan (sifat elastisitas dan panas dari mineral). 2.Hubunganparameteryangdipertimbangkandenganjumlah parameterinvariant seperti porositas, komposisi batuan dan sebagainya. Pengetahuandaribeberapahubunganinimerupakandasaruntukmemasuki interpretasidatageofisik.Dalamaplikasinyata,kitadapatmembedakanduatipe hubungan: 1.Hubunganantarasifatditentukanolehmetodegeofisik(kecepatangelombang elastikdankonduktifitaspanasbatuan)termasukpengaruhkomposisibatuan ataulithologidanporositas.Dalamkebanyakankasus,hubungandan logaritmanyadigunakandalampengukuranparametermelaluimetodenuklear (variasi persilangan bagian, porositas neutron).2.Hubunganantarapenentuansifatmenggunakanmetodegeofisikdansifatfisik lainnya (sifat geoteknikal, permeabilitas hidrolik). Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 4 BAB II HUBUNGAN ANTARA SIFAT-SIFAT YANG DITENTUKAN DENGAN METODE GEOFISIKA A.Hubungan Berdasarkan Teori Fisika Zat Padat Pada bab 6.3 persamaan 6.23, Birch Empiris, membahas hubungan antara kecepatan gelombang seismik dan densitas. Hubungan antara sifat elastis dan densitas juga ditunjukan oleh Anderson (1967) disederhanakan dari persamaan seismik (seismic equation of state): d = a mA.n (10.1) Dimana d: densitas, mA: massa atom rata-rata, n pada orde 1/4- 1/3dan dihubungkan denga konstanta Grneisen, : parameter seismik. = vp2 4/3.vs2 = Kad/d(10.2) Gambar 10.1 menunjukkan data 31 jenis mineral dan batuan yang diplot nilai ln(d/mA) versus ln . Garis tebal adalah akar terkecil sesuai dengan persamaan 10.1. d/mA = 0.048 0.323 0.12(10.3) dimana densitas dalam gr/cm3 dan kecepatan dalam km/s. Teori Debye dari kisi-kisi dinamik (lattice dynamics) memberikan hubungan antara konduktivitas termal , panas jenis c, densitas d dan kecepatan suara rata-rata vm. ~ c.d.vm (10.3) dimana, 3/vm3= 1/vp3 +2/vs3 (10.5) Demikanhubunganditetapkandarifisikapadat(solidstatephysics)yang dikombinasikanataudimodifikasidenganhubunganempiris.Horaidan Simmons (1969, 1970) mengembangkan hubungan antara kecepatan gelombang Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 5 kompresidangeser(shear)dengankonduktivitastermaldidasarkanatasdata eksperimen dengan persamaan linier: vp = (405.0 47.7) + (5930.0 170) (10.6) vs = (214.8 47.7) + (3310.0 160) (10.7) dengan vp, vs dalam m/s dan dalam W m-1K-1 Berdasarkan persamaan 6.30, hukum Birch dan persamaan 8.7 persamaan umum termasuk pengaruh massa atom rata-rata, maka: vp = a1 + b1(mA) (10.6) vs = a2 + b2(mA) (10.7) RybachdanBuntebarth(1982,1984)menurunkanvariasihubunganantaradensitas, kecepatangelombangkompresi,danpenurunanpanas(heatgeneration)didasarkan padamodelionmineral.Merekamulaimendiskusikankomposisikimia(danmassa atomrata-rata)sendiriyangtidakcukupuntukmenjelaskansusunanmineral. Demikian, aspek struktur densitas pembungkus/kulit/penutup harus dipertimbangkan. Jumlah aspek-aspek ini, fraksi kation yang ada dalam struktur mineral rupanya tidak riil (appropriate).FraksikationdapatdidefinisikanolehcationpackingindexK,yang adalahperbandingandaribilangankationpermolarvolume,dinormalkandengan bilangan avogadro. K dapat ditentukan dari analisis modal bagian tipis sample batuan (rioloit/gtranit hingga komposisi ultra basa) pada table 10.1. d = 1.27 + 28.3 . K dengan koefisien korelasi r = 0.982(10.10) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 6 vp = 1.58 + 84.1 . K dengan koefisien korelasi r = 0.933(10.11) ln A = 12.20 230.5 . K dengan koefisien korelasi r = 0.935 (10.12) Hubunganantaradensitas,kecepatangelombangkompresi(diukurpada50 Mpa) dan penurunan panas adalah:d = 0.74 + 0.34 . vp (10.13) ln A = 16.5 2.74 . vp (10.14) ln A = 22.5 8.15 . d (10.15) Korelasiterbaikuntukmineraldanbatuansebgaimaterialpadatdibawah kondisikerak(crust)lebihdalamdandaribagiandalambumi.Untukbatuan alam di bagian atas kerak bumi, efek hancuran, pecahan, pori-pori, kontak grain (butiran)danlain-lain,mendominasipengaruhsifatfisika;batuantidakdapat dianggap tak tergangguoleh kerusakan material padat. Karena itu model-model yang lain harus digunakan dengan memasukkan efek kerusakan tersebut. B.ModelVolumetrik-SuatuSistemPersamaanLinieruntukKomposisi Batuan dan Penentuan Porositas Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 7 Modelvolumetricdapatdimulaidalammenghubungkannyadengan definisidanpembahasandensitaspadabab3.Densitasbatuanberpori (persamaan 3.4) adalah: d = (1 -|).dm + |.dfluid (10.16) Atau biasanya untuk batuan dengan n komponen: ==nii id V d1.==niiV11(10.17) DimanaViadalahvolumefraksi,didensitaskomponenke-i.Persamaanini menunjukkanbahwanilaiefekdensitasbatuantidakambiguditentukanoleh densitas masing-masing komponen dan volume fraksi masing-masing.Dalamformulasiumum,nilaiefektifsifatfisikdiberikanolehjumlahan perkalian antara sifat X dengan volume fraksi V masing-masing komponen: ==nii iX V X1.==niiV11(10.17) Hubunganinidanmodelvolumetricvaliduntukseluruhsifatscalar(contoh, densitas,profilnuklir).Penerapanvaraiasisifat,berbentukpersamaanlinier sistim (system of linier equation), yang mana adalah bagian dasar dari algoritma dan strategi interpretasi beberapa log. Dalampenambahandensitasdiperolehdenganpengukurandensitas gamma-gamma-densitas porositas neutron |N (sebagai sifat skalar kedua) juga digunakan kedua bentuk sistim ini dari persamaan linier: ==nii GG i GGd V d1,.(10.19) == unii N i NH V1,.(10.20) dGG:densitasyangdiukurdenganinstrumengamma-gamma.Jikainstrumen dikalibrasidenganmenggunakansuatumaterialdenganperbandingannomor atom (Z) denga massa atom (A) yaitu Z/A = 0.5, maka hubungan antara densitas gamma-gamma dGG dan densitas massa d, didefinisikan oleh persamaan: ( )( )effeffGGA Z dA Zd d . . 25 . 0. = =(10.21) Dimana(Z/A)effadalahperbandinganefektifrata-ratabatuan.Tabel10.2 memperlihatkan nilai rata-rata beberapa batuan. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 8 |N:porositasneutron.Instrumenneutron-neutron(atauneutron-gamma) membacamenurunperlahandanbersifatmenangkapneutronpadabatuan. Hidrogenjarangtinggi,profilnyamenurunperlahanuntukneutron.Komponen-komponendengankandunganhydrogentinggi(air,minyak)mempunyaiefek dominanpadapengukuranini.Instrumen-instrumenneutronkarena memantulkanporositasliquid-fileddalamformasibersih.Pengaruhkomponen gas(dengankonsentrasihidrogenrelatifrendahditentukanolehliquid)dan mineral-mineralsebagianadalahkecil.Jikamineralberisihodrogenatauair dalam kisi-kisi kristal atau mempunyai bound water maka, keadaan ini dengan carayangsamapadafluxneutronsebagaiairbebasdalampori-pori.Halini disebabkan oleh efek neutron dari gypsum dan lempung. Efek neutron dari komponen-komponen batuan digambarkan olehindeks hidrogenH.UntukairmurniHfreshwater=1,olehkalibrasiinstrumen.Seluruh material yang lain berhubungan dengan nilai referensi ini. Maka indeks hidrogen beberapamaterialadalahsebandingdenganairmurnidengnrespekterhadap responneutron.Dalampraktek,instrumenneutronbiasanyadikalibrasipada batugampingberporiyangdijenuhkanolehairmurni.Dengankalibrasiini, indeks hidrogen dari kalsit adalah nol. Tabel10.2memperlihatkanbeberapanilairata-rata,untuklempung bernilairelatiftinggipadalapisandalamdanbatasair.Gipsumtidakmberpori bernilaitinggiyangdihasilkanolehhydrogendalamkisi-kisikristal.Untukair tanpa NaCl (atau ion lain) menempati ruang dan karena itu menurunkan densitas dan indeks hydrogen (Table 10.3). Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 9 Hsolution = 1 - 0.4.CNaCl (10.22) Dimana:CNaCladalahkonsentrasidalamppm,padatemperatur750F=240C (Schlumberger, 1989). Dalammemperkirakanindekshidrogendarihidrokarboncair(minyak bumi)olehDaveton,1986,Schlumberger,1989.Untukpengukuranrelatifdari konten hidrogen pada air adalah: 9116 222 2 2*O H O H O Hd d H =+= (10.23) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 10 Berat atom hydrogen dan karbon rata-rata 1 dan 12. Untuk hodrokarbon dengan rumus n(CH2) adalah: 722 1 22) ( ) (*) (2 2 2H C n H C n CH nd d H =+= (10.24) Indeks hidrogen dari hidrokarbon: ) ( ) (* *) (*) (2 2 2 2 2. 286 . 179/H C n H C n O CH CH n CH nd d H H H = = = (10.25) Densitasminyak0.85,makaindekshidrogen1.09.Persamaan20.25untuk hidrokarbonlebihberat(nlebihbesar).Untukhidrokarboncerah(light)adalah >0.25 persamaan H~2.2.d (Schlumberger, 1989). Indeksuntukhidrokarbongasbergantungkomposisigas,tekanandan temperatur. Beberapa contoh pada Tabel 1003. Porositas neutron |N untuk suatu poro-pori, sebagian batuan jenuh adalah: |N = |. Hfluid + (1 - |).Hmatriks (10.26) |: porositassebenarnyapersamaan2.1,Hmatriks:indekshydrogenmatriks,Hfluid: indekshodrogenporifluida.Untukgasdanairperbandingan(bearing)batuan, Hfluid adalah: Hfluid = Hw.Sw + Hgas (1 Sw) ~ Sw (10.27) Modelvolumetrikinidanhubunganpersamaanlinierdigunakansebagaidasar variasimetodeinterpretasiloguntukmemperkirakanporositasdanjenisbatuan (litologi)Seringkalisoniklogdanparameternya,waktupindahAttermasukdengan waktu liniear berhubungan rata-rata (Bab 6.4.3.1) adalah: At = (1 - |) Atma + | Atfluid(10.28) atau bentuk umum untuk n komponen: Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 11 At= =Aniti Vi1. (10.29) Walaupunaplikasibiasadanimbuhanwakturata-rataharusdisampaikan pendapat bahwa sifat elastik (seismik) sebagai sifat tensorial tidak dpt diketahui secarasesakmengikutimodelvolumentriksederhanadengantidak mempertimbangkandistribusiruangkomponen-komponennya,bondingdan sebagainya (Bab 6.4). Termasuk dalam metode inteprestasi yang disempurnakan. Teknikyangdigambarkanscrdetaildalamteksbookwelllogging(serta1984, Jordendancampbell,1984,Ellis,1987,HearstdanNelson,1985)dan manualnya (Schlumberger, 1989, Western Atlas, 1992).Mengikutijenis utama teknik, didasarkan pada model volumetrik: a.Litologi,atauidentifikasimatrikdanpenentuanporositasmenggunakan dua sifat terkukur (logs)Contohpadagambar10.3grafiksonicneutrondihitungdengansifat padatabel10.4.Tigamonomineralsatuanberpori(dijenuhkanair)adalahke3 garislurusdengansuatuskalaporositasyanglinear.Bahan-bahanutama (kuarsa, kalsit, dolomit, dan air) ditentukan padatitik terakhir pada ujunggaris, penerapan praktis, biasanya: -Bagian kini (porositas di bawah 0,3) diplot dan -Kurva-kurva modifikasi empiris. Beberapakumpulanterukurdaritraveltimesonicdanporositasneutron berhubungandengansatutitikpadacrossplotdanmenentukanjenisbatuandan porsitas. Tanda bintang pada gb. 10.3 adalah suatu contoh (batu gamping dengan porositas |=0,10). Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 12 b.Litologiatauidentifikasimatriksdanpenentuanporositasmenggunakan padatan dari tiga sifat log terukurKetigalogporositas(sonik,neutrondandensitas)bermanfaat,crossplot similton3dimensimenyatakanketiganya.Kesukaandanpemakaiandemikian dari suatu plot dihindarkan dengan mengeplotM-N (Schlumberger) oleh Burke dkk91969)dbgpenyelesaiancerdikuntukproblem3Diniyangdikurangi menjadi 2D dengan mengeliminir satu yang tidak diketahui (Deveton, 1960).Burke et. Al (1969) mendefinisikan M dan N. M kombinasi sifat sonik dan densitas,Nkombinasineutrondandensitasperhitunganselanjutnyapada matrik-matriks yang diketahui dan sifat fluida, yaitu: M = n GG m GGm nd dt tA A,.100 (10.30) N = n GG m GGm n, d , dH H (10.31) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 13 MenggunakannilaimatriksdanFlorida(contohtabel1.3)porositasbebas parameter M dan N dapat dihitung untuk berbagai jenis matriks dan diplot pada gambar 10.4. Versi kedua parameter digunakan untuk interpretasiM = n GG GG, d dt tn.100 (10.32) N = n GG GGm n, d dH u (10.33) DimanaAt,dGG,|Nadalahnilaiterukur.Penentuanposisiinidarititikprofil nilai terukur atau pemotongan dalam M N plot terukur danmemberikan suatu litologi tertentu.Dapat diperlihatkan bahwa keduapasangan persamaan (10.30, 10.31)dan(10.32,10.33)samadenganmenyisipkanpersamaanresponliniear (10,16, 10,26, 10-28) ke (10.30), dan (10.31).Denganmengikutilangkahini,porositasdapatdihitungberdasarkanpada jenismatriksdanhubungansifatmatriks.PasangandataM,Nantarahukum matrikyangdihitungpadaM-Nplot,direpresentasikansebagaipenyusun matriks (composit matrik) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 14 c.Penyelesaiannumerikdarisistempersamaandalampenentuanlitologi dan porositas LangkahutamamengikutigambaranterbaikolehDeveon(1986)darifilosofi metode ini, fisika dan matematika dengan metode aljabar matrik.Untuk batuan berpori yang jenuh air dengan penyusunmatriks, terdiri dari Kalsit (c), dolomit (D), dan kuarsa atau chert (Q), masing-masing padatabel 10.4 adalahdGG = 2.71 Vc + 2.87 VD + 2.65 VQ + 1.00 | (10.34) |N = 0.00 Vc + 0.02 Vb 0,02 VQ + 1.00 | (10.35) At= 156 Vc + 143 VD + 180VQ + 620 | (10.36) Dan persamaan kesetimbangan volum adalah1 = VC + VD + VQ + | (10.37) Dimana VC, VD, dan VQadalahfraksi volumd ari komponen mineral, sistem dari empat pers liniear dapat ditulis sebagai persamaan matrik(((((

u1tdNGG=(((((

00 . 1 00 . 1 00 . 1 00 . 1620 180 143 15600 . 1 02 . 0 02 . 0 00 . 000 . 1 65 . 2 87 . 2 71 . 2 (((((

uQDCVVV(10.38) M = RV(10.39) Dimana M adalah matrik sifat terukur, R matrik respon dan V matrik respon, dan V matrik fraksi volum dengan: V = R-1 M (10.40) R-1 = Inver matrik koefisien pada kasus ini persamaan matriks yang diperkuat adalah : Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 15 (((((

uQDCVVV = (((((

651 . 0 0004 . 0 70 . 0 05 . 078 . 20 0445 . 0 91 . 11 11 . 503 . 24 0216 . 0 02 . 3 63 . 774 . 45 0665 . 0 19 . 8 68 . 12(((((

u1tdNGG (10.41)Sistim dapat ditentukan jika : Jumlahlog = jumlah komponen 1 Penggunaan teknik ini, komposisi beberapa bagian profil dapat diperoleh dengan perkalianawalvektorkolomdarilogyangterbacadanyangsatuolehinvers matrikkoefisien(Doveton,1986).Dariduadasarinidiperoleharahyang penting: 1.Termasuk sifat penambahan dan hubungan persamaan liniear.Sifat-sifatiniditentukanolehtekniknuklir.Langkahpertamaadalah mengukurprofilfotolistrik.Profilfotolistrikdikontrololehinteraksisinar gamma (gamma ray) dengan material pada level energi rendah, dimana efek fotolistrik berada. Instrumen berdasarkan pada respon dan tinggi (z = nomor atom)yangdapatdigunakanuntukmenentukanbatuan.Profilfotolistrik digambarkanolehparameterPe(dalambarn/elektron)atauU(dalam barn/cm3) pas liniear untuk U adalah U = =nii iU V1.10.42 Tabel 10.2 adalah beberapa nilai rata-rata U (barit bernilai tiga). Metode lain didasarkanpadatkenikvariasispektoraldenganpemilihanelemen.Sistem persamaanberhubungandenganlainsatulog.Geokimia(Schlumberger), sehinggadapatditerapkanuntukmenentukankomposisimineraldariprofil KTB (Draxter, 1990).2.Pertimbangandarikasussistemunderterminan(tidakditentukan):(jumlah log < (jumlah komponen - 1) dan kasus sistem overdeterminan: (jumlah log) >(jumlahkomponen1).Dalammemilih,sistemdterminandiselesaikan dengan kriteria eror minimum dari penyelesaian akhir sebagai kemungkinan Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 16 jawabanterbaik(detaillihatDoverton,1986).Langkahpertama,seluruh teknikinimenghendakisuatubentukmodel.Termasukpemilihanbentuk (formation),responinstrumendankendalafisika.Quireinet.al,1986 melengkapisuatukerangkakerjakoherenuntukmengembangkanbanyak model dalam mengevaluasi formasi. C.Model Sederhana untuk Patahan Tetakan Batuan Padabab6.4.3.4dibahsamodelsederhanapatahanbatuanuntuk menghitungkecepatanGelombangElastisdanditerapkanpadasifatpadaBab. 8.4.2.3 diperoleh hubungan: Kecepatan v = (1 D ) . vm (10.43) Konduktivitas = (1 D). m(10.44) DimanaDadalahefekkerusakanretakankecil(microcraek)patahandll.Pada kedua pers, indek m adalah bahan matrik padat yang tidak patah.Penerapandarimodelyangsamapadakeduasifatmemberikan kemungkinanuntukmenurunkanhubunganantarakeduanyahubunganbagian model(connectivitymodelpart)adalahkerusakanparameterD(defect parameter D). 2 2mvmv = (10.45) atau 22). ( vmvm== Av.v2 (10.46) artinyaadalahsebagaihubungankerusakanpadabatuanyangpatah, perbandinganyangsamaantaraproduktivitastermalsebandingdengandan kuadrat kecl. Gelombang Elastik ~v2 (10.47) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 17 ) (2mvvmA = dikontrol oleh sifat matriks.Gambar10.5memperlihatkansuatucontohplotbilogaritmikkonduktivitas termalBkecepatan.Pers.10.46garis-garislurussejajardenganslop2dan parameterkurvaAx.beberapaAvuntukbeberapamacammineraldibagianatassumbuaxis.Dataeksperimenuntukgenis,sekis,melaphinedanbasal disusun pada dua kelompok, yaitu: Av = 0.09-0.13 = genis dan filit, rata-rata Av ~ 0.1 Av = 0.04-0.06 = basal dan melapir, rata-rata Av ~ 0.045

NilaiAvuntukgenisdanfilitcondongkekomponenterhadapmineralasam (kwarsa),sedangkanbasaldanmelapiscondongkekomponenmineralbasa. Pendekatan pertama, dua persamaan sebagai korelasi antara konduktivitas termal dengan kecepatan Gelombang Elastik. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 18 ~ 0,1 v2untuk genis dan filit ~ 0,045 v2untuk basal dan maladhire.D.Model Dengan Variabel Struktur Internal Pada hal. 6.48 model dengan variabel struktur internal ditunjukkan dengan sudut struktur. Dari model tersebut diterapkan variasi sifat-sifat: elastik, termal, danlistrik.Hubunganpersamaanmemperlihatkanarsitekturyangsamauntuk menghitung makroproperty (keseluruhan, model atau batuan).Mackroproperty = f (microproperties, volume fraksi, struktur, banding.) Dalamhubunganumumini,sifat-sifatmikro(contohkonduktivitastermal batuan), hal ini juga betul untuk sifat bonding.Tetapi volume dan struktur fraksi danselalumempunyaisifat-sifatyangsamaantaralain,elastik,listrik,termal dansifat-sifatfisiksetelahnya.Karenaituvolumedanstrukturfraksiperan sebagai joint connection (penghubung) antara berbagai macam sifat fisik batuan.Haldiatasbergunauntukmenggunakanparametertidakberdimensi (dinormalkan)untukmemperolehkorelasiutamasifat-sifattediridari microproperty of dominant influence yaitu:-Untuk kecepatan gelombang elastik, kecepatan material matrik padat (vm)-Untuk konduktivitas batuan, konduktivitas mat matrik padat (m)-Untuk konduktivitas batuan elektrik, konduktivitas pori-pori air (ow = -1w) dinormalkan dalam fraktur fromasi. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 19 Gambar 10.6 memperlihatkan contoh plot kecepatan Yang dinormalkan (bandingkan dengan Bab 6.4.8).vP,norm = 213333) , ( .1||.|

\|((

f SGo|(10.48).Vesus kondiktivitas termal yang dinormalkan3, norm = ||.|

\|s3 (10.49) Kecepatannomal,padakasusiniadalahgelombanglongitudinal (bertambahsecaravertikal)padabatuankeporikering.Termasukdalamnya efekprositas,strukturinternal,dansifatbanding,besarnilaikecepatan Sebenarnyauntukbatuanadalahperkaliandengansuatufaktortermasuksifat matriks.Konduktivitastermalnormalisasiadalahkonduktivitasbatuan(atau model) dibagi dengan konduktivitas material matrik padat.Plotkurvamemperlihatkansuatujaringandariduamacamkurva.(1) porositas,(2)struktursebagaiparameter.Iniberartibahwabeberapakorelasi antara kecamatan dan konduktivitas termal dikontrol oleh: -Parasitas dan struktur internal (jaringan parameter)-Kontak atau sifat banting (f=4 dan e/s = 0,5)-Brain dan sifat geometri puri (jaringan dihitung untuk og/ op = 0,5) -Sifat matriks (faktor netralisasi) Pada contoh di atas jaringan ini digunakan untuk suatuanalisis of experimental results. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 20 Gambar 10.7. adalah kurva kecepatan versus konduktivitas termal dengan faktor empiris: vp = (4.700 m/s). vp, norm, = 2 (W/mK) 3,norm Relatif rendah untuk s=2 (W/mK) disebabkan oleh lempung (clay). Dataeksperimendisusundalamjaringandandlmprossprosityrongesrange porsitas.Penyebarandatadapatdiintepretasisebagaikombinasipengaruh perubahanporistasdanstruktur.Setiaptitikpengukurandapatdihitungdengan persamaan pada bab 8.45 dengan p = air dan menggunakan perseamaan Biot Geerstamasmithuntukmenghitungkecepatanpadabatuanyangjenuhair (dihitung dari kecepatan batuan kering) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 21 Gambar 10.8adalah contoh pada kasus ini. Konduktivtas termal dan kecepatan Gel longitudinal ditentukan pada core (pusat) batuan sedimen lemah dari lubang bordiDanauSurich,Swiss.Perhitungankurvamemberikansuatupendekatan yang baik dan memperlihatkan bahwa struktur sedimen relatif konstan (o = 600) tetapi porositas berubah cukup signifikan (karena tekanan maksimum).Dalamperbandingancarayangsama,dapatjugadihitunguntukkonduktuivitas termal vs faktor formasi dan faktor formasi vs kecepatan. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 22 Gambar10.9sebagaicontohkorelasiantarakondisitermalvs.faktorformasi. Suatunetworkkurvadenganporsitaskonstandankurvadengansudutstruktur konstanjugaadapadakasusini.Pengiridanditerapkanpadadataeksperimen padabatupasirCambrioandengankandungankuarsarelatiftinggi(69-87%). PenyebarandatadapatdiinterpretasisebagaivariasiporositasdanHongatinggi untuk s = 5,4 W/mK yang disebabkan oleh kandungan kuarsa. Seluruhperhitungandidasarkanpadamodelstrukturpadanormalisasi krosplot.Merupakanjaringan2kurva,(1)porositas,(2)sudutstruktur.Halini berarti bahwa korelasi dikontrol oleh: -Prositas dan struktur internal (parameter jaringan) -Kontak atau sifat banding -Graindansifatgeometripori-pori,dansifatmatriksebagaifaktor normalisasi. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 23 BAB III HUBUNGAN ANTAR SIFAT YANG DITENTUKAN DENGAN METODEGEOFISIKA DAN SIFAT GEOTEKNIK A.Pendahuluan Salahsatuarahpengembangandalampenerapanmetodegeofisikaantara lain dipusatkan pada problem geotekik sebagaiaplikasi, ada 2 pertanyaan besar yaitu: -Struktur atau arsitektur di bawah permukaan tanah (batas di bawah, patahan dll). -Sifat-sifat/ bentuk permukaan.Dengan memperhatikan sifat-sifat di atas, kita dapat membedakan antara: -Gambaran umum atau klasifikasi batuan yang berhubungan dengan aktivitas geotektonik (contoh, jenis batuan, derajat patahan, densitas, dll). -Penentuanlangsungsifat-sifatgeoteknik(modulusdeformasi,sifat kekuatan). Dalamprakteknyakombinasimetodegeofisikadangeotekniksangatpenting. Modulbawahpermukaandalambentukfisikdapatdiperolehdenganmetode geofisika.Diperbolehkanmendefinisikan11potonganbawahpermukaan mohogen. Maka bagian dapat dipilih untuksecara detail karakteristik geoteknik (di lokasi atau dengan sampel di laboratorium). Luasanpengukurangeofisikaataupeluangnyamemberikaninformasi bernilaitentangperubahansifatnya.Pengamatanterhadapobyekyangsama dalamwaktuyangberbedadapatmerubahsinyalberbedadarikkeuatansifat atau dalam kasus penelitian lingkungan hidup.Korelasigeofisikadapatmenentukansifat-sifat(misalkecepatan Resistiviti)dansifat-sifatgeokimia(misalmodulusdeformasi)dapat dihubungkan dengan problem yang sama dan didasarkan pada prinsip yang sama sebagai korelasi sebagai korelasi antara berbagai sifat geofisika:-Sifat-sifatdariperbedaanfisik,sebagaicontoh,tidakadahubunganantara kecepatan gel elastik dan kekuatan material batuan. -Keduakelompoksifatbergantungkpdbeberapajointinfluencing parametersparositasataupecahan.Atasdasarinimaka,korelasiantara jenis batuan diperoleh dengan baik. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 24 Dalam bagian ini 3 problem yang akan dibahas:-Karakteristi pecahan (features) batuan-Hubungan antara statistik dan penentuan dinamik sifat elastis.B.Sifat Frakture yang Diperoleh dari Pengukruan Seismik Hubunganfrakture/retakandanpecahan(cracks)dalampenurunangel seismik(Bab6),teoridasarfenomenainidibahasBab6.4(untukpenerapan kekuatanpengaruhretakanpadakecepatanGelelastikdigunakanuntuk mengukuranretakan.Koefisienretakan%dapatditentukanolehhubungan waktu rata-rata akturef solidv ,v ,v+=1 1(10.50) frecture solidsolidv vv v, = (10.51) vkecepatanadabatuan,vsolid:kecepatanpadamaterialmatrikspadatdan tidak retak. vfracture: kecepatan dari retakan yang terisi fleida. Pengukuran defect (kerusakan) sebagai pendidikan pada bab8 64.34 dengan D sehingga parameter defect/ kerusakan.Parameter ini merupakan parameter utama retakan yang berpengaruh pada parameter geofisika(kecepatan, waktu perambahan). Korelasi dengan parameter sulitdgunakandalampraktekgeoteknik,parameterdemikianadalahfrekuensi kejadian atau jumlah atau retakan per panjang (atau parameter) dan indeks yang menunjukkankualtiasbatuan(rockqualitydesignationIndeksRQD).Indeks RQDmenggambarkanpersentaseintibatuandalamsetiapdrillrun(pemboran) lebihdari4inchi(10.16cm)terhadapkeberadaandiskontimiti,dikoninue beberaparetakanmekanikataupatahanyangdiberikanpadatabel10.5 (Carmichael, 1959). Kajian detail korelasi antara parameter indeks RQD, jumlahretakan per meter, dan kecepatan Gelombanglongitudinal di daerah magmadan metamorfikscandinaviadipublistasolehSjogrenetal(1979).Tabel10.5b adalah nilai rata-rata3 parameter. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 25 Gambar 10.10a dan 10.10b memperlihatkan pentingnya ketergantungan ke vppadakeduasifatgeoteknik.Padagambar10.9c,parameterdrackpermeter dibandingkandengandefectparameterD,padaBab6.4.3.4terukurkecepatan (tabel 10.4) dimana dikonversi ke nilai D, dimana kecepatan Material padat yang tidakletakdiasumsikanvm=6000m/s.KorelasiantaraDdanlogC(jumlah crack per meter) D = 0.70 log C 0,123 (10.52) Jamscikov.et.al(1985)danSavicet.al(1969)menerapkanpengukuran kecepatanUntukkarakteristikretakanbatuan.Hubunganantarakecepatan GelombangElastikdanCjugaditemukanIdziak(1981)untukbatuansedimen (gamping,dolomit)dUppersilesian,CoalBasin,PolandiaNilaiCantara3-11 crack per meter. Data eksperimen dicocokkan dengan persamaan regresi:vrock =vm (1 + a.Cm)-1 (10.54) Untuk kecepatan gelombang kompresional atau longitudinal adalah:vp = 770 (1 + 0.252 C.3/2)-1 (10.54) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 26 Untuk Kecepatanepatan Gelombang shear (geser) atau transversal adalah: vs = 4260 (1 + 0.245 C.3/2)-1 (10.55) King.et.al(1986)jugamelaporkanpengukuranseismikuntukkarakteristik batuanyangdipatahkan(columnarjointed)dibahasefekansiotropipada kecepatan. C.Modulus Statik dan DinamisPada Bab 6 (sifat elastis), pendahuluan modulus elastis, yang dihubungkan dengankecepatanepatanGelombangombangElastikdenganpers.Yang Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 27 diturunkandariteorielastisitasklasik.Untukmediumhomogenisotrop(bandingkan dengan pers. 6.5. 6.10). 21) 1 )( 2 1 (1.((

+ =o o ovdEp(10.56) 2121) 1 ( 21.((

+=((

=oo vdEdp(10.57) Daripersamaan di atas, parameter elastis (modulus young), M (modulus geser/ shear)dano(poissonrasio)menunjukkanhubunganuntukdiketahuiatau pembgian densitas batuan (d) yang ditentukan (contoh, oleh instrumen gamma-gamma densitas) o = ) 1 ( 22 O O(10.58) Dimana: (vp/vs)2 = vs2.d (10.59) E = ((

+oo o1) 1 )( 2 - (1.d. 2P(10.60) Parameterelastikyanglaindapatjugadiperolehdaritabel6.2..Dapat ditentukandenganseismikataupengukuranultrasonikpadafrekuensi10Hz hinggaMHz.penentuaninidengansuatupengukurandinamik(dynamic measurement).Pengukurandinamikberbedadarimetodetesgeoteknik. Pengukuran ini didasarkan pada keadaan statik atau quasistatik loading (muatan qualisistatik) dan pengukuran deformasi sebagai fungsi tekanan (hukum Hooke). HubungannonlinearantarastressdanstrainmenurutHkHookdalambentuk diferensial untuk modulus young adalah: E(p) =c ddp(10.61) Dimanamodulusitusendiriadalahfungsitekanan.Dalamketeknikan, sifatdefromasidigambarkanolehsuatuangkamoduli(McCannandEntwisle, 1992). a.Tanganmodulus,diukurdaritingkatanstresyaitubeberapafixedpersen dari batas kekuatan (50% dari kuat uniaxial). Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 28 b.Modulus rata-rata, ditentukan dari rata-rata slope kurva stress strain. c.Secaramodulus,diperolehdarigradiengarishubungoriginkebeberapa persenfixeddaribatasunixaialkuatkompresipadakurvastresstrain 950%0. Batuan alam memperlihatkan fenomena deformasi histerisis ada dan tidak ada perbedaan pada deformasi non elasitk. Modulus ditentukan frekuensi teknik statik yang disebut moduslus statik (penentuan secara statis dari moduli penting untukbeberapaperhitungandalamgeoteknik,mekanikatanahdanproblem dasar. Hal ini dilakukan secara khusus pada berbagai disiplinilmu. Pengukuran statistermasukdeformasinonelastik(misal:kekentalan),maupundeformasi elastik.Padaumumnya,statispenentuanmoduluslebihrendahdaridinamis batuan riil. Hanya untuk materialelastis kedua moduli adalah sama. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 29 HubunganantaramodulusstatisdandinamisdipelajariolehOnodera (1963) Simmons and Brace (1965), Langer (1965), Linovski and Stotzner, 1976 Cheng and Johnston (1981), Mc. Cann (1968, 1986), Jizba and Nur (1990) et.al. Mereka memperoleh hubungan sebagai berikut: 1.Modulus statis lebih kecil dari modulus dinamik 2.Bertambahnyaperbedaandenganpematahandanporositassangattinggi terjadi pada batuan yang tidak kuat. 3.Perbedaan berkurang dengan bertambahnya pembatasan stres. Kecenderunganinipadagambar10.11untuknilairendahdarimodulus (ditunjukanolehbatuanyangtidakkuatataupatahan),diperlihatkanperbedana yang besar. Untuk modulus bernilai tinggi indikator untuk batuan kompak yang tidakterganggu)perbedaannyakecil.Haldiatasmemberikanbeberapa persamana contoh pada kedua modulus pada batuan beku, batuan sedimen yang tidakkuatdanbatuanlemahlainnya.Gambar10.12memperlihatkanprediksi trend dari gambar 10.11 dengan data eksperimen. Korelasi kuat antara rasio moduli dinamik dan statis (pada kasus ini adalah modulusbulk)dantekananpadasalahsatubagiandanporositascrakpada bagianlaindipelajariolehChengdanJohnston(1981)untukberbagaijenis batuan(batupasir,navajo,danBerea,GranitBarat,AmmoniaTanksTuff). Rasiobertambahdenganbertambahnyaporositascrack.Kerusakancenderung mempengaruhi deformasi seluruh contoh baguan selama pengukuran statis lebih dari karakteristik perambatan gelombang ultrasonik selama pengukuran dinamis. Penutup crak dengan bertambahnya tekanan akan menurunkan rasio.Gambar 10.13 menyimpulkan pengukuran pada granit mikroline: -Kedua moduli berkurang dengan bertambahnya prositas crack, tetapi modulus statis lebih kuat menurun daripada modulus dinamis.-Karena itu rasio Edyn/Estat bertambah dengan bertambahnya porositas crak-Kekompakanrelatif(patahanlemah)mempunyaimoduliyangtinggidan rasio Edyn/Estat rendah tetapi batuan yang mempunyai moduli rendah dan rasio Edyn/Estat tinggi (d) Estat vs Edyn diplot pada gambar 10.13c. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 30 Kurvamenunjukkankorelasilinearsebagaipendekatnapertamadengandata yangcukup sesuai dimanaE dalam GPa, Koefisien regresi 0,98.gambar1013 d adalahhubunganliniearempirisyangditurunkanolehKing(1983)dari pengukuran 152 sampel batuan beku dan metamorf di Kanada.Estat = 1.263 Edin 29,5 (10.63) Koefisien regersi 0.094. Dari persamaan 10.62 diperoleh rasio: statstatdynEEE. 52 . 8 88 . 0 + = (10.64) McCanndanEntwisle(1992)jugamenggunakanregresiliniear.Modulus dinamikditentukanmenggunakanlogakustikbentukgelombangpenuh, modulusstatikditentukandarisampeldilaboratorium.Datadansampel diperoleh dari beberapa lubang bor di Inggris, batu granit jaman jurasik.Untuk seluruh sampel diperoleh Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 31 Estat = 0.69 Edin + 6.40 (10.65) Koefisien korelasi0,75 kurva logaritma dengan data yang sama diperoleh Log Estat = 1,749 log Edin 1.075 (10.66) Koefisien Korelasi = 0,75EissadanKazi(1988)menganalisislebarkurvaberbagaijenisbatuandan memperoleh: Estat = 0.64 Edyn 0,32 (10.67)Koefisien korelasi 0,84 ada kesamaan pada antara peramaan 10.62, 10.63, 10.65, dan 10.67. Perbedaan antara moduli statik dan dinamik cukup ekstrim pada batuan yang tidak kuat. Deformasi pada rangka batuan menunjukkanmodulus stiatik rendah. Moduli merupakan sifat dasar dalam perhitungan mekanika tanah.Tabel 10.6 menunjukkan range rata-rata dua modulus young. Pada gambar 10.14, nilai tersebut diperoleh pada plot Edin/Estat versus Estat sesuai skema pada gambar 10.11 dan plot batuan yang kuat pada gambar 10.12. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 32 Penjelasan gambar 10.14: -Merupakanluaspenyebarandannilaijangkauanuntukberbagaijenis batuan,dihasilkanolehvariasikomposisbatuan,distribusiukuranbutir,bentuk butir, berisi air dan tekanan.-Nilairata-ratarasioEdin/Estatuntukbatuantidakkuat/lemahadalah5untuk tidak kohesi dan 20 untuk batuan kohesi, McCann di Entwisle (1992), 100-200 untuk lumpar halus dan material aluvial.Karenakeadaanini,korelasikuatantarakeduamodulitidakdapatdiharpakan. Namun demikian, satu dasar fisik untuk korelasi adalah kenyataan bahwa kedua modulibergantungpadaporositasdanmemperlihatkankesamaanyangmenaik terhadap ketergantungan pada tekanan. Pada bab 63.44. tekanan tergantung pada kecepatan sehingga diperoleh:

mopp||.|

\|= .0v v(10.68) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 33 Maka diperoleh: Edyn = Edin,0 mopp2.||.|

\|

(10.69) Janbu (1983) juga memperoleh persamaan untuk modulus statis Estat = Estat,0 nopp||.|

\|. (10.69) Eksponen n bergantung kpd jenis batuan (lihat gambar 10.15) dan sama dengan eksponenuntukmodulusdinamik(persamaan6.81),cenderungbertambahdari pasirkelempung.Gambar10.15jugamemperlihatkanpengaruhporisitas, terutamapadaEstat,0GorjinovdanLjachowickij(1979)menentukanmodulus YoungstatikdandinamikdaripengukuranScismikdangkaldanujimekanika tanahpadakedalamanhingga10mdanmenerapkanlinierregresipadadata yang sama dengan persamaan 10.62 sehingga diperoleh : Estat Edyn + b (10.71) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 34 Beberapa nilai rata-rata koefisien a dan b pada tabel10.7 D.Korelasi Antara Sifat-Sifat Geofisika dan Kekuatan Sifat-Sifat Batuan 1.Sifat Kekuatan Batuan Sifat-sifatkekuatanbatuanpentingdalammenghitungkestabilan konstruksitanahdanbatuan,kemiringanalami,penggaliandanpemboran. Kegagalanpenelitiandiukurdarikegagalanprosesdanpenentuankarakter parametersebagaisubyekpenelitiandanpenerapanpadamekanikatanahdan batuan. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 35 Penyederhanaandanfrekuensisebagaiukuranyangdigunakandijelaskan olehColoumb,1773.MenurutColoumb,ShearStressmenyebabkanperubahan pada bidang (Gambar 1016) berlawanan dengan kohesic dari mateiral dan oleh parameter dari stress normal pada bidang. Kriteria ini memberikan persamaan:t = . on + c (10.72) Dimana:t: shear strses, on= stress normal pada bidang, c: kohesi dan : koefisien geseran internal, dengan sudut geser . = tan (10.73) Komponen stress utama (principal stress), t3 sumbu stress utama o1 = o2 stress utama radial) adalah: o1 = o3.tan2 (45-/2) 2c tan (45-/2) (10.74) Pada kurva t versus on, bentuk ukuran adalah lingkaran (Mohs Circles) dengan amplop adalah grafik failure criterion (failure di atas garis). Sifat kekuatan batuan bergantung pada: 1.Jenisbandingdankualitaspartikelpadat(bataspadatdalamkasusbatuan beku,sementasipadasedimenkuat,kohesipadalempung,pecahanpada sedimen lemah tanpa kohesi yaitu pasir dan gravel). Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 36 2.Strukturinternalbatuandarikerangkabatuan,untukbeberapaproblem praktis, uniaxial compressivestrengtho digunakn : parameter kekuatan ini didefinisikan sebagai kuat sumbu (o3), dari sampel silinder dengan o1 = o2 = 0, maka pesamaan 10.74 menjadi o3 = oc =)245 tan(2c

(10.75) Tabel 10.8 adalah nilai rata-rata dan c beberapa material. Tabel 10.9 adalah nilai oc beberapa batuan. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 37 Klasifikasiteknik batuan sempurna (tidak rusak) didasarkan pada kuatoc (tabel 10.10) Sifatkekuatanbatuanbeku,metamorfdansedimenkuatdipengaruhioleh patahandanporositasolehpatahandanporositas.RshewskidanNovik(1978) merekomendasikan persamana liniear dalam bentuk: oc = a . (1 - b.|)2(10.76) Untuk batu gamping diperoleh a ~ 277 MPa dan b antara 2 dan 5. Batuan sedimen lemah memilik nilai kekuatan paling kecil untuk sedimen tidak kohesif(pasirdangravel)kekuatannyadikonrololehfriksipadakontrakantar butiran.Koefisienfriksiinternalantara0,51(Kezdi,1964)dankohesihanya untukkasussaturasiparsialyangberhubungandengangayakapilaritas. Koefisienbergantungpadabentukbutirandanporositas(Feda,1982).Gambar 10.17menggambarkanpengaruhporositaspadakoefisienfriksiinternalbatu pasir. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 38 Hubungan uji eksperimen ini, Lundrgen (1960) menurunkan persamana empiris untuk sudut friksi internal grave dan batu pasir termasuk pengaruhnya. = 36 +1 + 2 +3 + 4 (10.77) Dimana: 1 : +10 untuk butiran bersuduthingga -60C untuk bulat 2 : 0 untuk batu pasir, + 10 untuk gravel halus, +20 untuk medium dan coarse gravel.3 : -30C untuk penyebaran ukuran butiran yang sama dan +30 penyebaranukuran butiran yang tidak sama. 4 : -60 untuk packing bebas/longgar00 medium dan +60 untuk packingtebal.Untukbatuanlemahkohesif(lempung),kekuatannyadikontrolterutamaoleh kosiasi.Nilainyaantarasekitar10-3Mpauntuklempunglauthalusdan1Mpa untuklempungkuat,misalkanlempungLondon(Hamilton,1970).Besarnya tergantung pada derajat konsolidasi, pengisian air, dan konsistensi.2.Korelasi Sifat-sifat porositas, jenis bandi8ng, pengisian air dan lainnya berpengaruh pada kecepatan kecepatan gelombang elastik dan sifat kekuatan. Korelasi antara kecepatan gelombang dan sifat kekuatan didasarkan pada kenyataan ini. Sebagai kasusdalammodulistatikdandinamik,kekomplekanpengaruhdan ketergantunganmerupakanperbedaandasarantaraduasifatfisisyang Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 39 menyebabkan penyebaran data secara luas dan ketidakpasianyang tinggi dalam memperoleh hubungannya.Gambar10.18memeprlihatkansatucontohkorelasiantarakekuatan kompresifuni-axialdankecepatangelombanglongitudinal.Untuksampelbatu pasir, persamaan linier regresi (Freyburg, 1972): oc = 0.035,vp 3.15 (10.78) Dimana vp dalam m/s dan oc dalam MPa.Beberapacontohlainantarakecepatangelombangseismik(km/s)dankuat kompresiuniaxial (Mpa) adalah: -GorjainovdanLjachovikij(1979)memperolehhubunganpolimonialpada batuan Sandy dan Shall: oc =- 0.98 vp + 0.68 vp2 + 0.98 (10.79) -Untuk batu gamping, Militzer dan Stoll (1973) oc =2.45 vp1.82(10.80)-Golubev dan Robinovich (1976) dan logaritma Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 40 Log oc = 0.358 vp + 0.283, batu gamping (10.81) Log oc = 0.444 vp + 0.283, sekis (10.82) Mcnally (1987) mengkaji hubungan antara kekuatan kompresi uniaial dan waktu perlambatanyangdiukurdenganinstrumensoniclog.Untukbatupasirdengan butiranterbaikhinggamediumdariformasiCreeckJerman(queensland, Australia) diperoleh hubungan pada 192 sampel dengan koefisien korelasi 0,91. untukocdalamMPadanAdalamMs/ft,konversikecepatandalamm/s, diperoleh oc = 1277.exp ||.|

\|pv11200

(10.84) Data eksperimen diperlihat pada gambar 10.19 Fjaer(1995)menyelidikikorelasiantarakecepatangelombangshearatau modulus shear dinamik dan kuat shear pada batu pasir alam dan sintetik (gambar 10.20). Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 41 Korelasiantarakecepatanseismikdansifatkekuatan(termasukkarena patahan)adalahdasardalamsiismicrippabilitychartdipublikasikanoleh Bison InstrumenInc.Petainimengklasifikasikanatastigakelompokmaterial (rippabel,marginal,dannonrippabel)denganjangkaukecepatan,kelompoak batuan utama lihat pada tabel 10.12. Penelitianterhadapkorelasiantarakecepatangelombangelastikdan parameterbatuanpadapemboranjugadilakukan.Sometronet.al(1969) menunjukkan bahwa kecepatan sonic merupakan indiaktor yang baik dari batuan yang dibor untuk mengetahui jenis batuan (pada penelitian ini, gamping dan batu pasir.Howarthet.al(1989)mengukurvariasisifatfisis(densitas,porositas, kecepatan,kekuatandanklasifikasibatuan)padabatu,pasirdanmarmerdan ditambahkan ukuran penetrasi tiga jenis mesin bor (TBM, Model Tunnel boring machine, PD percussion drilling, DD diamond drilling machine). Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 42 Diperolehkesimpulanyangpentingbersamaantarasifat-sifatdan penetrasi,khususnyapadakecepatanGelombangElastikdankorelasinilai penetrasi. Tabel 10.13 beberapa data yang dipilih, gambar 10.21 memperlihatkan hubunganantarakel.gelombangkompresi(jenuh)dannilaipenetrasiuntuk pemboran dengan intan dan perkusi (alat pukul) Untuk batuan lemah, nilai N adalah frekuensi yang ditentukan dengan UjiPenetrasistandaryangmemperolehnilaiindeksformasikerasdan perbandingankapasitas(Kezdi1969,LambedanWhitman,1969).NilaiN adalahjumlahpukulanpalu(beratpalu63.5kg,panjangtangkai75cm) diperlukan penetrasi 30 cm ke dalam farmasi batuan.Imai etal. 1975 mengukur kompresisiesmikdankecepatanGelombangSheartanah(aluvial,diluvial, Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 43 tersier)danmembandingkandenganujiN.dari756pengukuran,korelasi penting hanya pada kecepatan gelombang shear yaitu: vs = 89.8 N 0,341 (m/s) (10.85) Davis (1989) untuk lempung Oxford diperoleh: vs = 78,52 N0.321 (10.87) KorelasipentinguntukbatuanlemahantarasifatmekanikNdansifatsiesmik hanyapadagelombangshear.Halinidisebabkanolehkeluargaketergantung keduaparameterpadarockskeletonproperties(sifatrangkabatuan),kecepatan gel kompresi dominan dikontrol oleh sifat fluida pori-pori.3.Model yang Disarankan Berdasarkanujimodelsederhanapadapatahanbatuandiperolehbentuk umurhubunganantarakecepatnadankekuatankompresiuniaxial.Secara obyektiftidakdiperolehsolusinumerisyangeksak,tetapiadahubungan perasmanadasar.Asumsibahwakekuatanmaterialdikontrololehbagian material yang rusak diperoleh hubungan sederhana: oc =oc,m (1 - D)(10.88) Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 44 Dimana oc,m kuatmaterial matrik sempurna (tidak rusak).Membandingkandenganpersamaan6.136.hubunganantarakekuatandan kuadrat kecepatan oc = vp2 2mcmvo= Aov vp2

(10.89) A = oc,m/ vm2 adalah pengontrol sifat material matriks Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 45 Gambar10.24memperlihatkanhubunganpersamaandiatasdengan perbandinganoc~v2daridataeksperimen.Halinidapatdipercayaantara perhitunganbebasdengandataeksperimendanjugahubunganempiris10.81 dan 10.83. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 46 10.3.4.4.Catatantentangperubahanparameterfisikdihubungkandengan proseskerusakan.Kerusakanberhubungandenganperubahandalambatuan. Sebelum dan setelah rusak, merupakan subyek kajian proses kerusakan dan juga merupakanproblemdalammemprediksiterjadinyagempabumi.Walaupun banyakpermasalahandanterbukapertanayanadalambanyakpengamatan eksperimen,memperlihatkanperubahansebelumadanyakerusakan(prefailure changes). -vp/vs (Semenov 1969, Nur 1972, 1975) Aggarwal et al (1973) Whithcomb et al., 1973 Stiller et al., 1979, Feng dan Yu 1990) -Resistifitasjenis(BracedanOrange,1968Barsukov1970,Mazelladan Marison 1974, King dan Luo, 1990) -Emisi radon (King dan Luo, 1990 AnalisispadaBab6.4.8.2.memperlihatkansuatumodelstrukturinternalyang merupakansuatucarainterpretasiperubahanberhubungandengantekanan uniaxialpadasmapelpatahanmikro(Gambnar6.74)didasrkanpadaplotvp/vs versus vs. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 47 VolarichdanBudniko(1979)menelitiperubahankecepatangelombang komrpesidanShearselamaekperimentekananuniaxialpadablokplagiogranit dangneis.Kecepatanteramatidiplotpadagambar10.26dalamvp/vsversus vsgrid. Padafasesebelumkerusakan,dataloopperubahandominandaristruktur danbanding,strukturdapatberubahpadaarahutamasistempertahanaktif (direction of active fracture systems) di bawah kondisi stres. Perubahan banding denganbertambahnyanilaiparameterfdapatdiinterpretasisebagaihilangnya hubunganmekanik(lossofmechanicalconnection)antarabutirandanmineral sepanjangpatahandankerusakanlainnya.Fenomenainikemungkinan berhubungandengandilatasi(pergeseran).Contohinimenunjukkanbahwa konsepsuatumodeltermasukstrukturdanbandingdapatmemenuhidalam analisis fenomena kerusakan. Observasiseismologikecepatangelombangtranfersaldanlongitudinal (gambar 10.27a) pada period 11 tahun, diplot pada gambar 10.27 b dan 10.27 c. Darigambardiperlihatkansifatloopuntukgempabumi.Loopkeciladalah magnituderendahpadatahun1964danloopbesaradalahgempabumiSan Fernandopadatahun1971.Perubahantahananlistrikdapatjugadiinteprestasi karenaadanyaperubahanorientasipatahanaktifutamaterhadapjenismodel (Shon, 1983). Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 48 Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 49 KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan sebelumnya maka dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu. 1.Sebelumdilakukanpemboransumureksplorasidiperlukandatayanglengkap. Data tersebut meliputi data geologi, geokimia, dan geofisika. 2.Tahap-tahap pemboran sumur eksplorasi terdiri dari kegiatan: (1) rotary drilling, (2)drillingfluid,(3)casingdanliner,(4)comentation,(5)mengalirkanfluida dari formasi, dan (6) blowout preventer (BOP) 3.Jenispengujianyangdilakukandalampemboransumureksplorasimeliputi: pengujian inti, pengujian cutting, dan pengujian log driller.4.Sebelumdilakukanpengembanganenergipanasbumiperludilakukanstudi kelayakanuntukmenilaiapakahdaerahpanasbumitersebutsecarateknis, ekonomis, dan sosial layak untuk diproduksi. 5.Teknologipemanfaatanenergipanasbumimenjadienergilistrikyangsering digunakan ada 3yaitu:: dry steam process (proses uap kering), flashing process (proses pemisahan uap), binary process (proses biner). 6.Biayapengembanganlapanganuap(steamfield)terdiriatas:(1)biayasurvey eksplorasi,(2)biayapemboransumur(sumureskplorasi,pengembangan, injeksi, make up) (3) biaya lahan, jalan, persiapan lahan dan lainlain, (4) biaya fasilitasproduksi,(5)biayasaranapendukung,dan(6)biayaoperasidan perawatan. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 50 DAFTAR PUSTAKA ArifMunandar,dkk.2007.JurnalPengeboranSumurEksplorasiSr-1Lapangan Panas Bumi Mutubusa - Sokoria, Kabupaten Ende, Provinsi Nusa Tenggara Timur. Direktorat Inventarisasi Sumber Daya Mineral. Budiardjo,B.,NugrohodanBudihardi,M.1997.ResourceCharacteristicsofthe Ungaran Field, Central Java, Indonesia, Proceeding of National Berkala MIPA, 16(1),Januari200648SeminarofHumanResourcesIndonesianGeologist, Yogyakarta. Dedi Kusnadi dkk. 1991. Penelitian Geokimia Dengan Metode Hg dan CO2 Daerah Mutubusa dan Sekitarnya, Kabupaten Ende, NTT. Direktorat Vulkanologi. Dickson,H.M.,Fanelli.M.,2004,WhatisGeothermalEnergy?,Istitutodi Geoscienze e Georisorse, CNR , Pisa, Italy Drilling and well construction; gene culver geo-heat center klamath falls, or 97601 DjokoSantoso.2006.PembangkitanTenagaListrik,DiktatKuliah.Surabaya: Teknik Elektro ITS. Geothermal energy systems (chapter 3. Drilling into geothermal reservoirs exploration, development, and utilization); axel sperber, inga moeck, and wulf brandt;wiley-vch. Hammer,L.2004,GeothermalEnergy,Artikelinternet,http://www.phas.ucalgary. ca/~annlisen/teaching/APPH573/GeothermalEn-ergy.ppt. Hydrocarbon exploration and production; frank jahn, mark cook& mark graham; elsevier science bv; 1998. Pre-feasibility study of the sinivit geothermal power generation project (sgpgp), papua new guinea; secretariat of the pacific regional environment programme; www.sprep.org/vacancies/prefeasibilitystudyofthesgpgppng.htm SupriyantoSuparno,2009).Energipanasbumi,apresentfromtheheartofthe earth. Jakarta: Dapartemen Fisika Universitas Indonesia. Wahyudi Citrosiswoyo. 2008. Geothermal: dapat mengurangi ketergantungan bahan bakarfosildalammenyediakanlistrikNegara.Surabaya:Laboratorium Lingkungan dan Energi Laut, Jurusan Teknik Kelautan ZulkifliBoegis,dkk.2004.LaporanSurveiSumurLandaianSuhuSumurSR-1 LapanganPanasbumiMutubusa-Sokoria,KabupatenEnde-NusaTenggara Timur. Direktorat Inventarisasi Sumber Daya Mineral. http:// www.bappedajabar/jabar dalam angka 2007.html Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 51 http://www.pln-pabar.com/sektorpemb/jabar.html http://www.esdm.go.id/renew.html http://202.106.220.3/statistik/tahunan.asp. Beberapa Hubungan Antara Variasi Sifat Fisik Batuan 52